Bloggegevens

Naarmate elektronische apparaten kleiner worden en de vermogensdichtheid toeneemt, is er een nieuwe, dringende uitdaging ontstaan: thermisch beheer. De snelle toename van de stroomvraag heeft ertoe geleid dat chips thermische grenzen bereiken, waarbij prestatievermindering door hitte de efficiëntie met wel 30% kan verminderen. Traditionele oplossingen voor thermisch beheer, zoals koperen of keramische substraten, blijken onvoldoende om deze extreme omstandigheden aan te kunnen. Op dit cruciale moment, Siliciumcarbide/Aluminium (SiC/Al) composieten duiken op als de ultieme oplossing voor elektronische verpakkingen van de volgende generatie. Hun op maat gemaakte thermische en mechanische eigenschappen maken ze tot de belangrijkste enablers voor ontwikkelingen in elektrische voertuigen (EV's), 5G/6G-communicatie en lucht- en ruimtevaarttechnologieën.

I. Het thermische dilemma: de "onzichtbare moordenaar" van hoge prestaties

De uitdaging met traditionele materialen

De evolutie van geïntegreerde circuits (IC's) heeft efficiënt thermisch beheer tot de centrale beperking van prestaties en betrouwbaarheid gemaakt. Naarmate de behoefte aan snellere, kleinere en krachtigere apparaten toeneemt, voldoen traditionele materialen niet langer aan de groeiende eisen.

De schoonheid van SiC/Al composieten ligt in hun vermogen om de lage-expansie stijfheid van SiC-deeltjes te combineren met de hoog-geleidende efficiëntie van de Al-matrix, wat de ideale balans biedt voor geavanceerde elektronische verpakkingen.

II. Technologie diepgaand: de kernwaarde van SiC/Al

De superieure prestaties van SiC/Al composieten vloeien voort uit een nauwkeurig technisch ontwerp en op maat gemaakte materiaaleigenschappen.

1. CTE Precisie: Een "precisiegeleide" thermische match

Door de volumefractie van SiC-deeltjes aan te passen (meestal tussen 55% en 70%), kunnen ingenieurs de CTE van het composiet afstemmen op die van siliciumchips (ongeveer 3,0 × 10⁻⁶ K⁻¹). Dit resulteert in een substraat dat uitzet en samentrekt met dezelfde snelheid als de chip, waardoor spanningsgeïnduceerde storingen tijdens temperatuurschommelingen worden voorkomen - een cruciale factor voor langdurige betrouwbaarheid.

2. Kostenefficiëntie en bijna-netto-vorm fabricage

SiC/Al composieten worden geproduceerd met behulp van vloeibaar metaal infiltratie methoden zoals drukvrije en drukinfiltratie. De voordelen van deze fabricagemethode zijn:

• Kostenbeheersing: In vergelijking met poedermetallurgiemethoden is vloeibaar metaal infiltratie economischer.

• Bijna-netto-vorm capaciteit: Complexe geometrieën kunnen in één stap worden gevormd, waardoor de behoefte aan secundaire bewerkingen wordt verminderd en materiaalverspilling wordt geminimaliseerd. Deze efficiëntie zorgt ervoor dat SiC/Al niet alleen geschikt is voor toepassingen met een laag volume en hoge precisie (bijv. defensie), maar ook toegankelijk is voor commerciële markten met een hoog volume.

Deze fabricagevoorsprong stelt SiC/Al ook in staat om een hoge schaalbaarheid te behouden, waardoor het geschikt is voor massaproductie in zowel de commerciële als de militaire sector.

III. Marktimpact: innovatie stimuleren in drie belangrijke sectoren

SiC/Al composieten gaan snel over van laboratoriumonderzoek naar mainstream productie en bieden transformatief potentieel in verschillende snelgroeiende industrieën:

1. De groene energietransitie: EV's en IGBT-modules

• Toepassing: SiC/Al wordt gebruikt in bodemplaten en warmtespreidersubstraten voor IGBT/SiC MOSFET modules in elektrische voertuigomvormers.

• Probleem opgelost: De perfecte CTE match van SiC/Al verhoogt de thermische cyclustijd van kritieke vermogensmodules aanzienlijk, wat essentieel is voor de betrouwbaarheid en levensduur van EV-aandrijflijnen. Bovendien dragen de lichtgewicht eigenschappen direct bij aan een groter bereik en efficiëntie van het voertuig.

2. Ultrasnelle communicatie: 5G/6G-basisstations en radar

• Toepassing: SiC/Al composieten worden gebruikt in verpakkingsbehuizingen en printplaat (PCB) kernen voor high-power RF modules en phased array radarsystemen.

• Waardepropositie: De hoge thermische geleidbaarheid van SiC/Al zorgt voor een stabiele werking van snelle signaalprocessors in ultrasnelle communicatiesystemen. De meer dan 70% gewichtsvermindering in vergelijking met traditionele materialen is essentieel voor het verminderen van het gewicht van op torens gemonteerde en luchtgebonden apparatuur, waardoor betere prestaties en mobiliteit worden gegarandeerd.

3. Lucht- en ruimtevaart en defensie: extreme betrouwbaarheid en gewichtsvermindering

• Toepassing: SiC/Al composieten worden gebruikt in thermische controlestructuren voor satellietladingen, hoogenergetische lasersystemen en militaire PCB-substraten.

• Klantwaarde: SiC/Al composieten stellen elektronica in staat om zero-failure betrouwbaarheid te behouden, zelfs bij extreme temperatuurschommelingen, wat essentieel is voor lucht- en ruimtevaart- en defensiesystemen. Bovendien vermindert hun lichtgewicht karakter de massa van de lading drastisch, wat een aanzienlijk voordeel is bij het verminderen van brandstof- en lanceerkosten.

Conclusie: thermisch beheer definieert de prestatiegrens

In de onophoudelijke zoektocht naar elektronische prestaties is thermisch beheer de ultieme grens geworden. Naarmate systemen compacter en vermogensdichter worden, is effectieve thermische controle de beslissende factor in hun succes. SiC/Al composieten vertegenwoordigen de onvermijdelijke keuze voor het bereiken van hoogwaardige, zeer betrouwbare en lichtgewicht elektronische systemen.

De toekomst van elektronica is afhankelijk van het vermogen om warmte effectief te beheren, en SiC/Al composieten bieden de meest stabiele en efficiënte thermische oplossingen voor apparaten van de volgende generatie. Of het nu gaat om elektrische voertuigen, 5G/6G-communicatie, of lucht- en ruimtevaarttoepassingen, SiC/Al is het materiaal dat de voortdurende vooruitgang van moderne elektronica mogelijk zal maken.

We zijn toegewijd aan het bevorderen van het onderzoek, de ontwikkeling en de industrialisatie van SiC/Al composietmaterialen, zodat u de volgende generatie hoogwaardige, zeer betrouwbare producten kunt creëren.